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基于LabVIEW 图形化编程平台，构建电机参数远程监测系统。系统通过传感器采集提升、推压、回转及行走电机的电压、电流信号，经 PLC 处理后由 LabVIEW 实现数据实时显示、存储与远程传输，最终通过客户端完成远程监控。
应用场景
本系统主要应用于电铲设备的实时监测场景：
设备状态监控：实时采集电铲提升（2 台）、推压（1 台）、回转（2 台）、行走（2 台）共 7 台电机的电压（690V 额定）和电流（最大 680A）参数，实时判断电机运行状态，预防设备故障。
爆破效果评估：通过电机电流、能耗等参数间接反映爆堆挖掘难度，为爆破工艺优化提供数据支撑（如爆堆破碎效果越好，电机负载波动越小）。
远程运维管理：针对矿山环境恶劣、基础设施薄弱的特点，支持管理人员通过客户端远程访问电机参数，减少现场巡检成本。
硬件选型
硬件类型 | 选型型号 | 品牌 |
电压传感器 | 西门子 SITRANS CV 系列 | 西门子 |
电流传感器 | 施耐德 CT 系列 | 施耐德 |
PLC 控制器及模块 | 西门子 S7-1214C + SM 1231 | 西门子 |
车载终端 | 研华 ARK-3500 | 研华 |
通信模块 | 华为 4G 工业模组 | 华为 |
选型依据
电压传感器：西门子 SITRANS CV 系列测量范围 0-800V，输出 4-20mA 直流信号，精度 0.1% FS，抗电磁干扰能力强（符合 EMC 标准），适应矿山强电磁环境；
电流传感器：施耐德 CT 系列量程 0-1000A，采用闭环霍尔原理，线性度≤0.2%，响应时间＜10μs，可精准捕捉电机启动瞬间大电流波动；
PLC：西门子 S7-1214C 自带 14 输入 / 10 输出点，支持 PROFINET 通信，搭配 SM 1231 模拟量模块（4 通道，16 位分辨率），可满足 10 路信号采集需求，且与 LabVIEW 兼容性优异；
车载终端：研华 ARK-3500 具备 IP65 防护等级，支持 - 40~70℃宽温工作，集成 4G/Wi-Fi 模块，适应矿山粉尘、振动等严苛环境；
通信模块：华为 4G 工业模组支持全网通，传输速率≥150Mbps，在偏远矿区仍能保证数据稳定上传。
功能实现
架构组成
系统软件以LabVIEW 为核心，分为PLC 数据采集层、LabVIEW 数据处理层、云服务器存储层及客户端监控层四级架构，各层功能如下：
PLC 数据采集层
功能：通过西门子 TIA Portal 编程，实现传感器信号的 A/D 转换与数据暂存。
实现细节：SM 1231 模块将 4-20mA 模拟信号转换为 0-27648 数字量，存储于 PLC 数据寄存器（如 DB 块）；采用定时中断（100ms 周期）触发数据采集，确保时序同步。
LabVIEW数据处理层
数据读取：通过 LabVIEW 的 “VISA” 函数库，基于 Modbus RTU 协议与 PLC 串口通信（波特率 9600，8N1 格式），读取寄存器数据并转换为真实物理量（如电压：V=（数字量 / 27648）×800）。
实时显示与存储：利用 LabVIEW 前面板控件（波形图表、数值显示）实时展示 7 台电机的电压 / 电流，同时以 CSV 格式按时间戳存储数据（路径：本地硬盘 + 云端备份）。
远程传输：通过 LabVIEW“TCP/IP” 函数将数据打包为 JSON 格式，经华为 4G 模组上传至阿里云服务器（采用 MQTT 协议保证传输可靠性）。
云服务器存储层
基于阿里云 RDS 数据库存储上传数据，支持 SQL 查询与历史数据回溯。
客户端监控层
采用 LabVIEW 生成 EXE 客户端，支持用户登录、实时数据查看（刷新周期 1s）、历史数据查询（按时间段导出 Excel）及设备在线状态监测。
软件架构
开发高效性：LabVIEW 图形化编程（G 语言）无需复杂代码，通过 “拖放” 控件与函数即可完成数据采集、显示、传输逻辑，开发周期较 C++ 缩短 40%。
多任务并行：利用 LabVIEW 多线程技术，数据采集（后台）、显示（前台）、上传（后台）可同步执行，避免单线程阻塞导致的延迟。
扩展性强：支持通过 LabVIEW Toolkit 扩展功能（如添加故障诊断算法、与 MES 系统对接），无需重构底层架构。
硬件兼容性：LabVIEW 内置数千种硬件驱动（含西门子 PLC、研华终端），无需额外开发接口，即插即用。
问题与解决
矿山电磁干扰导致数据跳变
问题：传感器信号在传输过程中受电铲电机强电磁干扰，出现瞬时跳变（如电压显示突变至 1000V）。
解决：在 LabVIEW 中添加 “中值滤波” 函数（窗口大小 5），剔除异常值；硬件端采用屏蔽双绞线（接地电阻＜4Ω）传输信号。
4G 网络波动导致数据丢失
问题：矿区 4G 信号不稳定，数据上传时常中断，导致云端数据不完整。
解决：在 LabVIEW 中设计 “本地缓存 + 断点续传” 逻辑 —— 网络中断时数据暂存本地，恢复后通过时间戳比对补传缺失数据。
多电机参数同步采集延迟
问题：7 台电机参数采集存在 50ms 时差，影响多电机协同分析。
解决：利用 LabVIEW “并行循环” 功能，为每台电机分配独立采集线程，通过 “通知器（Notifier）” 函数同步时间戳。